Kdy vznikl první spalovací motor?

Fyzici nazývají spalovací motor „hlavním hybatelem“, což znamená, že používá nějakou formu energie (např. benzín) k pohybu předmětů. První spolehlivé spalovací motory byly vyvinuty v polovině devatenáctého století a téměř okamžitě byly použity pro přepravu. Vývoj spalovacího motoru pomohl osvobodit muže od nejtěžší manuální práce, umožnil letadlo a další formy dopravy a pomohl k revoluci ve výrobě energie.

Pozadí

V roce 1698, Thomas Savery (c. 1650-1715), britský vojenský inženýr, sestrojil „Miner’s Friend“, zařízení, které využívalo tlaku páry k odčerpávání vody ze zatopených dolů. O několik let později Thomas Newcomen (1663-1729) rozšířil Saveryho design a vytvořil první skutečný motor. Newcomenův motor, na rozdíl od Christiaana Huygena (1629-1695) a Saveryho, používal píst, který byl připojen k samotnému motoru. Mohlo by tedy produkovat nepřetržitý (i když stěží hladký) výkon. Tři podmínky přítomné během devatenáctého století podpořily vývoj spalovacího motoru. Hlavní podmínkou byla poptávka po moci prezentovaná průmyslovou revolucí. Za druhé, fyzici začínali chápat klíčové koncepty, na kterých byl spalovací motor postaven. Za třetí, palivo potřebné k pohonu motoru bylo stále dostupnější. V letech 1700 až 1900 vědci vyvinuli oblast termodynamiky, která vynálezcům poskytla nástroje pro výpočet účinnosti a výkonu různých typů motorů. Tyto výpočty naznačovaly, že spalovací motor byl potenciálně mnohem účinnější než parní stroj (který byl naopak motorem s vnějším spalováním, což znamená, že zapaluje palivo mimo samotný motor). K nejdůležitější události v rané historii spalovacího motoru došlo v roce 1859 rukou belgického vynálezce Jeana-Josepha Etienna Lenoira (1822-1900). Motor Lenoir byl jak odolný (některé fungovaly perfektně i po 20 letech používání), tak hlavně spolehlivý. Dřívější verze motoru byly nekvalitní a přestaly fungovat bez důvodu. Motor Lenoir poskytoval nepřetržitý výkon a fungoval hladce. V roce 1862 Lenoir vynalezl první automobil na světě. Během 1860. let 1832. století si Nikolaus Otto (1891–1815) začal hrát s teoretickými čtyřdobými motory Lenoir a Alphonse Beau de Rochase (1893–XNUMX). Otto byl prodavač v potravinách; neměl technické vzdělání ani praxi. V roce 1866 Otto – s pomocí Eugena Langena (1833-1895), německého průmyslníka – vyvinul úspěšný, ale těžký a hlučný motor Otto a Langen. Pokračoval v experimentech s motory. V roce 1876 uvedl na trh „Silent Otto“, první čtyřdobý motor na světě. Kromě toho, že byl Silent Otto tišší než předchozí motory, byl také mnohem úspornější. Ottov motor nastavil měřítko doby. Ve skutečnosti zůstává základní konstrukce moderních motorů identická s Ottovou. Jak termodynamika předpovídala, spalovací motor byl mnohem účinnější než parní stroj. V průmyslových závodech po celé severní Evropě se začaly objevovat spalovací motory, které byly tišší, levnější na provoz a méně objemné než parní stroje. Aby spalovací motor mohl využívat kapalná paliva, musí nejprve přeměnit kapalinu na plynné skupenství. Další výzvou pro výrobce motorů bylo přijít na způsob, jak tuto změnu provést. Mezi lety 1880 a 1900 byly vynalezeny různé postupy, které měly tento úkol splnit. V letech 1885 až 1892 byly vyvinuty tři metody: karburace, odpařování horké žárovky a dieselový motor. Při karburaci se v zařízení zvaném karburátor mísí vzduch s výpary z kapalného paliva. Karburátor pak dodává směs do motoru. Jiskra nebo plamen uvnitř motoru zapálí směs. To je funkce karburátoru v dnešních automobilech. Pro srovnání, motor s horkou žárovkou stříkal benzín na horký povrch vedle válce a pak nasával vypařující se palivo do motoru ve formě páry. U motoru s horkou žárovkou bylo možné používat méně těkavá paliva, jako je petrolej. Třetí metodou je dieselový kompresní motor. Německý inženýr Rudolf Diesel (1858-1913) namísto použití externího zdroje tepla k zapálení plynu, jako u prvních dvou metod, vynalezl proces, při kterém se plyn sám vznítí.

Dopad

Na přelomu století se spalovací motory staly nedílnou součástí západního života. Průmyslové závody v celé Evropě a Americe je hojně využívaly a otevřela se brána pro velkovýrobu automobilů 1900. století. V oblasti dopravy byl benzinový spalovací motor a jeho varianty (především vznětový motor) přizpůsobeny pro použití při cestování po moři, zemi a vzduchem. Na moři bylo a nadále je velké množství menších lodí poháněno dieselovými motory, které urychlují pohyb osob a zboží mezi místy propojenými vodou. Díky tomu byl obchod rychlejší a levnější. Kombinací námořní dopravy s efektivnější pozemní přepravou zboží jsou tyto výhody ještě významnější. Posílení obchodu má zase tendenci vést k větší prosperitě a vyšší životní úrovni pro obě strany, nemluvě o vytváření nových pracovních míst. Za svou existenci vděčí letouny také vývoji benzinového motoru. Mnoho vynálezců se na konci devatenáctého století pokusilo o let s pohonem, ale teprve tehdy, když byly k dispozici benzínové motory s nízkou hmotností a vysokým výkonem, byla založena oblast letectví. Benzinové motory ve skutečnosti dominovaly letectví v první polovině dvacátého století a dokonce i dnes hrají důležitou roli v soukromém, obchodním a vojenském letectví. Rovněž je třeba vzít v úvahu dopad na zemědělství a produkci potravin. Traktory a další moderní zemědělská zařízení, obvykle poháněná dieselovými nebo benzinovými motory, hrají významnou roli v hojnosti potravin ve vyspělém světě a v částech rozvojového světa. Používání traktorů k obdělávání, sázení a sklizni, stejně jako k tažení těžkých nákladů, pomohlo zvýšit množství půdy, kterou může obdělávat jeden farmář, a také zvýšit hektarový výnos. Toto dvojí zvýšení efektivity jednotlivých zemědělců má za následek více potravin za nižší ceny. Ve vyspělém světě to znamená nejen více a levnějších potravin dostupných pro jeho občany, ale více potravin dostupných pro export do všech národů. Vznětový motor je následkem spalovacího motoru, jak již bylo zmíněno dříve. Dieselové motory jsou výkonné, vyžadují méně údržby a používají méně vysoce rafinovaného paliva než benzínové motory. Díky těmto faktorům jsou levnější a staly se motorem volby pro železniční dopravu, velké lodě a malé lodě a nákladní automobily. Dieselové motory jsou také široce používány pro výrobu elektrické energie, zejména jako nouzové záložní zdroje energie pro zařízení, jako jsou nemocnice a jaderné elektrárny. V obou kapacitách se vznětové motory osvědčily jako spolehlivé a nenákladné na údržbu a provoz. Konečným dopadem, o kterém je třeba diskutovat, je dopad spalovacího motoru na životní prostředí. Všechny spalovací motory fungují tak, že spalují nějakou formu uhlovodíku a vypouštějí výfukové plyny. Tyto uhlovodíky jsou typicky odvozeny z ropy a jejich spalováním vzniká oxid uhličitý, oxid uhelnatý a voda. Přestože byly vyvinuty vodíkové motory, které spalují vodík a produkují vodní páru jako výfukový plyn, nejsou v době tohoto psaní obvyklé. Z hlediska paliva jsou zásoby ropy omezené a je stále obtížnější je objevit a těžit. Proces těžby má vždy za následek určitý dopad na životní prostředí, a to nejen v místě vrtání, ale podél dopravní cesty. Vzhledem k tomu, že většina ropy se získává v oblastech vzdálených od rafinerií a průmyslových zemí, velká část je přepravována zaoceánskými tankerovými loděmi, které někdy způsobují úniky s potenciálně vážnými následky. Po spálení v motorech uhlovodíková paliva uvolňují mnoho plynů, z nichž většina přispěla ke znečištění ovzduší. Dokud to nebylo zakázáno ve Spojených státech, mnoho paliv také obsahovalo sloučeniny olova, které byly zapojeny do případů otravy olovem. I bez olova se však zdá, že oxid uhličitý, primární výfukový plyn ze spalování, vzniká v dostatečně vysokých množstvích, takže bylo zaznamenáno, že atmosférické hladiny celosvětově rostou. Protože je známo, že oxid uhličitý pomáhá zachycovat sluneční teplo, existuje mnoho spekulací, že rozšířené používání spalovacích motorů způsobuje celosvětový nárůst teplot s potenciálně katastrofálními následky. Je však třeba zdůraznit, že údaje, které byly interpretovány tak, aby ukazovaly globální oteplování, podléhají mnoha různým čtením a ne všichni vědci se domnívají, že ke globálnímu oteplování skutečně dochází. Kromě toho je třeba mít na paměti, že po většinu historie Země byly teploty mnohem vyšší než v současnosti. TODD ​​JENSEN A P. ANDREW KARAM

Další čtení

Hřebeny, Harry. Kill Devil Hill. Boston: Houghton Mifflin Company, 1979. Hardenberg, Horst O. Středověk spalovacího motoru 1794-1886. Detroit: Society of Automotive Engineers, 1999. Roberts, Peter. veterány a veterány. Londýn: Drury House, 1967.

Úplně první silniční vozidla s vlastním pohonem byla poháněna parními motory a podle této definice Nicolas Joseph Cugnot z Francie postavil první automobil v roce 1769 – uznaný Britským královským automobilovým klubem a Automobile Club de France jako první. Proč tedy tolik historických knih říká, že automobil vynalezl Gottlieb Daimler nebo Karl Benz? Je to proto, že Daimler i Benz vynalezli velmi úspěšná a praktická vozidla na benzínový pohon, která zahájila věk moderních automobilů. Daimler a Benz vynalezli auta, která vypadala a fungovala jako auta, která používáme dnes. Je však nespravedlivé tvrdit, že kterýkoli člověk vynalezl „automobil“.

Historie spalovacího motoru — srdce automobilu
Spalovací motor je jakýkoli motor, který využívá výbušné spalování paliva k tlačení pístu ve válci – pohyb pístu otáčí klikovým hřídelem, který pak otáčí kola automobilu pomocí řetězu nebo hnacího hřídele. Různé druhy paliva běžně používané pro spalovací motory automobilů jsou benzín (nebo benzín), nafta a petrolej.

Stručný nástin historie spalovacího motoru zahrnuje následující zajímavosti:

• 1680 — Holandský fyzik Christian Huygens navrhl (ale nikdy nepostavil) spalovací motor, který měl být poháněn střelným prachem.
• 1807 — Francois Isaac de Rivaz ze Švýcarska vynalezl spalovací motor, který používal jako palivo směs vodíku a kyslíku. Rivaz navrhl auto pro svůj motor — první automobil poháněný spalováním. Jeho návrh byl však velmi nepovedený.
• 1824 — Anglický inženýr Samuel Brown upravil starý parní stroj Newcomen na spalování plynu a použil jej ke krátkému pohonu vozidla na Shooter’s Hill v Londýně.
• 1858 — Inženýr belgického původu Jean Joseph Étienne Lenoir vynalezl a patentoval (1860) dvojčinný elektrický zážehový spalovací motor poháněný uhelným plynem. V roce 1863 Lenoir připojil vylepšený motor (využívající ropu a primitivní karburátor) na tříkolový vůz, který dokázal absolvovat historickou cestu dlouhou padesát mil. (Viz obrázek nahoře)
• 1862 — Alphonse Beau de Rochas, francouzský stavební inženýr, patentoval, ale nepostavil čtyřdobý motor (francouzský patent #52,593, 16. ledna 1862).
• 1864 — Rakouský inženýr Siegfried Marcus* sestrojil jednoválcový motor se surovým karburátorem a připojil svůj motor k vozíku pro skalnatý pohon 500 stop. O několik let později Marcus navrhl vozidlo, které krátce jezdilo rychlostí 10 mph, které několik historiků považovalo za předchůdce moderního automobilu tím, že je to první vozidlo na benzin na světě (nicméně čtěte níže protichůdné poznámky).
• 1873 — George Brayton, americký inženýr, vyvinul neúspěšný dvoudobý petrolejový motor (používal dva vnější čerpací válce) . Byl však považován za první bezpečný a praktický olejový motor.
• 1866 — Němečtí inženýři Eugen Langen a Nikolaus August Otto vylepšili Lenoirovy a de Rochasovy návrhy a vynalezli účinnější plynový motor.
• 1876 — Nikolaus August Otto vynalezl a později patentoval úspěšný čtyřdobý motor, známý jako «Ottoův cyklus».
• 1876 — První úspěšný dvoudobý motor vynalezl Sir Dougald Clerk.
• 1883 – Francouzský inženýr Edouard Delamare-Debouteville sestrojil jednoválcový čtyřdobý motor, který běžel na plynový sporák. Není jisté, zda skutečně postavil auto, nicméně návrhy Delamare-Debouteville byly na tu dobu velmi pokročilé – alespoň na papíře v některých ohledech předstihly Daimlera i Benze.
• 1885 — Gottlieb Daimler vynalezl to, co je často uznáváno jako prototyp moderního plynového motoru — s vertikálním válcem a benzínem vstřikovaným přes karburátor (patentováno v roce 1887). Daimler nejprve postavil dvoukolové vozidlo «Reitwagen» (jízdní vůz) s tímto motorem a o rok později postavil první čtyřkolové motorové vozidlo na světě.
• 1886 — 29. ledna obdržel Karl Benz první patent (DRP č. 37435) na automobil na plyn.
• 1889 — Daimler postavil vylepšený čtyřdobý motor s hřibovitými ventily a dvěma válci se sklonem do V.
• 1890 — Wilhelm Maybach postavil první čtyřválcový čtyřdobý motor.
• Další čtení — Mechanika spalovacích motorů — Co je to dvoudobý? 2takt?

Význam Nicolause Otta
Jeden z nejdůležitějších mezníků v konstrukci motoru pochází od Nicolause Augusta Otta, který v roce 1876 vynalezl účinný plynový motor. Otto postavil první praktický čtyřdobý spalovací motor nazvaný «Otto Cycle Engine» a jakmile dokončil svůj motor, zabudoval jej do motocyklu. Ottovy příspěvky byly historicky velmi významné, byl to jeho čtyřtaktní motor, který byl v budoucnu univerzálně přijat pro všechny automobily na kapalná paliva. (Dozvědět se víc o Nicolaus Otto)

Význam Karla Benze
V roce 1885 německý strojní inženýr Karl Benz navrhl a postavil první praktický automobil na světě poháněný spalovacím motorem. 29. ledna 1886 obdržel Benz první patent (DRP č. 37435) na automobil na plyn. Byla to tříkolka; Benz postavil svůj první čtyřkolový vůz v roce 1891. Benz & Cie., společnost založená vynálezcem, se v roce 1900 stala největším světovým výrobcem automobilů. Benz byl prvním vynálezcem, který integroval spalovací motor s podvozkem – navrhoval obojí spolu. (Dozvědět se víc o Karl benz)

Význam Gottlieba Daimlera
V roce 1885 Gottlieb Daimler (spolu se svým designérským partnerem Wilhelmem Maybachem) posunul Ottov spalovací motor o krok dále a patentoval to, co je obecně uznáváno jako prototyp moderního plynového motoru. Daimlerovo spojení s Ottou bylo přímé; Daimler pracoval jako technický ředitel společnosti Deutz Gasmotorenfabrik, kterou Nikolaus Otto spoluvlastnil v roce 1872. Existuje určitá polemika o tom, kdo postavil první motocykl Otto nebo Daimler.

Motor Daimler-Maybach z roku 1885 byl malý, lehký, rychlý, používal karburátor se vstřikováním benzínu a měl svislý válec. Velikost, rychlost a účinnost motoru umožnily revoluci v designu automobilů. 8. března 1886 vzal Daimler dostavník a upravil jej tak, aby nesl jeho motor, čímž navrhl světový první čtyřkolový automobil. Daimler je považován za prvního vynálezce, který vynalezl praktický spalovací motor.

V roce 1889 Daimler vynalezl dvouválcový čtyřdobý motor se sklonem do V s hřibovitými ventily. Stejně jako Ottoův motor z roku 1876, i nový motor Daimler stanovil základ pro všechny budoucí automobilové motory. Také v roce 1889 Daimler a Maybach postavili svůj první automobil od základů, neupravovali další účelové vozidlo, jak tomu bylo vždy dříve. Nový automobil Daimler měl čtyřstupňovou převodovku a dosahoval rychlosti 10 mph.

Daimler založil Daimler Motoren-Gesellschaft v roce 1890, aby vyráběl své návrhy. O jedenáct let později navrhl Wilhelm Maybach automobil Mercedes. (Dozvědět se víc o Gottlieb Daimler a Wilhelm Maybach )

*Pokud by Siegfried Marcus postavil své druhé auto v roce 1875 a bylo by to tak, jak se tvrdilo, bylo by to první vozidlo poháněné čtyřtaktním motorem a první, které by jako palivo používalo benzín, první mělo karburátor pro benzínový motor a první má magnetické zapalování. Jediný existující důkaz však naznačuje, že vozidlo bylo postaveno kolem roku 1888/89 — příliš pozdě na to, aby bylo první.

všechna umělecká díla mary bellis